9: Поділ, очищення та ідентифікація органічних сполук
- Page ID
- 105949
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
Поділ може бути досягнутий за рахунок відмінностей у фізичних властивостях, таких як відмінності в температурі кипіння, або за допомогою хімічних засобів, де відмінності у фізичних властивостях посилюються хімічними реакціями. У цьому розділі ми розглянемо деякі поділи сполук на основі відмінностей у фізичних властивостях. Хімічні процедури будуть розглянуті в іншому місці у зв'язку з відповідними класами сполук.
- 9.1: Прелюдія до поділу, очищення та ідентифікації
- Поділ сумішей сполук для додання чистих компонентів має велике практичне значення в хімії. Багато синтетичні реакції дають суміші продуктів і вам необхідно мати досить чітке уявлення про те, як можна розділяти суміші з'єднань. Практично всі сполуки біохімічного інтересу зустрічаються природним шляхом як компоненти дуже складних сумішей, від яких їх можна відокремити лише зі значними труднощами.
- 9.2: Як ми знаємо, коли органічні сполуки є чистими?
- Класичними критеріями визначення чистоти органічних сполук є правильні елементні склади і різкість температури плавлення або сталість температури кипіння. Важливими, хоча ці аналітичні та фізичні критерії є, вони можуть вводити в оману або навіть марно. Наприклад, аналітичний критерій не допомагає можливим сумішам ізомерів, оскільки ці суміші мають однаковий елементний склад.
- 9.3: Процедури хроматографічного поділу
- Багато методів поділу засновані на хроматографії, тобто поділі компонентів суміші за відмінностями в тому, як вони розподіляються (або розділяються) між двома різними фазами. Рідинно-тверда хроматографія спочатку розроблялася для поділу кольорових речовин, звідси і назва хроматографія, яка походить від грецького слова chroma, що означає колір.
- 9.4: Чому ми не можемо бачити молекули?
- Найпростішим способом визначити структури молекул було б «побачити», як влаштовані ядра і як розподіляються електрони. Це неможливо при видимому світлі, оскільки довжини хвиль видимого світла дуже довші, ніж звичайні молекулярні розміри. Пучок електронів може мати необхідні короткі довжини хвиль, але малі органічні молекули швидко руйнуються опроміненням електронами належної довжини хвиль.
- 9.5: Стани атомної енергії та лінійні спектри
- Спектроскопічна зміна, пов'язана зі зміною енергії, пов'язаної з поглинанням кванта енергії. Спектри є результатом пошуку таких поглинань у діапазоні довжин хвиль. Якщо визначити і графікувати ступінь поглинання одноатомним газом, спостерігається ряд дуже різких смуг поглинання або ліній. Лінії гострі, оскільки відповідають конкретним змінам електронної конфігурації без ускладнень від інших можливих енергетичних змін.
- 9.6: Енергетичні стани молекул
- Енергетичні стани і спектри молекул набагато складніше, ніж у ізольованих атомів. Крім енергій, пов'язаних з молекулярно-електронними станами, існує кінетична енергія, пов'язана з коливальними і обертальними рухами.
- 9.7: мікрохвильові (обертальні) спектри
- Оскільки електронні та коливальні енергетичні рівні розташовані набагато ширше, а оскільки зміни між ними, індуковані лише вищими енергетичними випромінюваннями, мікрохвильові поглинання газоподібними речовинами можна охарактеризувати як по суті чисті «обертальні спектри». Можна отримати обертальні моменти інерції з мікрохвильових спектрів, а з цих моментів отримати зв'язкові кути і зв'язкові відстані для простих молекул.
- 9.8: Інфрачервона (ровібраційна) спектроскопія
- Інфрачервона спектроскопія була провінцією фізиків і фізиків приблизно до 1940 року. У той час потенціал інфрачервоної спектроскопії як аналітичного інструменту почали визнавати хіміки-органіки. Зміна була обумовлена значною мірою виробництвом невеликих, досить міцних інфрачервоних спектрофотометрів і приладів такого роду в даний час практично незамінні для хімічного аналізу. Короткий опис принципів і практики цього спектроскопічного методу - тема даного розділу.
- 9.9: Раманова спектроскопія
- Раманова спектроскопія часто є дуже корисним доповненням до інфрачервоної спектроскопії. Експериментальне розташування для спектрів комбінаційного випромінювання досить просте в принципі. Монохроматичне світло, наприклад, від аргон-газового лазера, пропускається через зразок, а світло, розсіяне під прямим кутом до падаючого променя, аналізується оптичним спектрометром.
- 9.10: Електронні спектри органічних молекул
- Поглинання світла в ультрафіолетовій і видимій областях виробляє зміни електронних енергій молекул, пов'язаних з збудженням електрона від стійкої до нестійкої орбіти. Оскільки енергія, необхідна для збудження валентно-оболонкових електронів молекул, порівнянна з силою хімічних зв'язків, поглинання може призвести до хімічних реакцій. Ми коротко обговорювали це в зв'язку з фотохімічною галогенізацією алканів.
- 9.11: Ядерно-магнітно-резонансна спектроскопія
- Спектроскопія ядерного магнітного резонансу (ЯМР) надзвичайно корисна для ідентифікації та аналізу органічних сполук. Принцип, на якому базується ця форма спектроскопії, простий. Ядра багатьох видів атомів діють як крихітні магніти і мають тенденцію вирівнюватися в магнітному полі. У спектроскопії ЯМР ми вимірюємо енергію, необхідну для зміни вирівнювання магнітних ядер в магнітному полі.
- 9.12: Мас-спектроскопія
- Звичайне застосування мас-спектроскопії до органічних молекул включає бомбардування пучком електронів середньої енергії у великому вакуумі та аналіз вироблених таким чином заряджених частинок і фрагментів. Більшість мас-спектрометрів створені для аналізу позитивно заряджених фрагментів, хоча негативно-іонна мас-спектрометрія також можлива.
- 9.E: Поділ, очищення та ідентифікація органічних сполук (вправи)
- Це домашні вправи, які супроводжують главу 9 TextMap з основних принципів органічної хімії (Робертс та Касеріо).